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正文摘录:

邹杨等：基于ASI(：的无线局域网中数字基带AGc的设计图2模拟A(；C框图3数字AGC的设计3.1数字AGC的特点与简介在数字接收机中，增益控制需要处理的问题、研究的途径及解决的方法同模拟接收机基本相似，但也存在差异。首先，数字AGC也要求输出电平和过载保护，可是信号经ADC数字化后，其增益衰减主要是通过采样数据的运算处理来完成的，基于数字硬件的增益控制线路简化了很多相同功能的模拟电路。其次，模拟接收机主要关心的问题是信号过载和外界环境对电路的影响，而数字接收机的主要问题则是ADC的过载。由于窄带滤波(数字滤波)在ADC转换器后，因此带内的信号将不再是设置接收机增益的主要参考。无论是MGC方式或AG(：方式，基带部分必须监测ADC转换器的输入电平直接转换出来的数字信号，而不是经过带通滤波的信号，以防止ADC转换器过载的发生。所以如果在ADC转换器的带宽内接收到一个强信号，但是带内的有用信号很弱，此时即使牺牲带内信号强度也必须降低增益防止ADC转换器过载。数字AGC有下列优点：(1)在ADC精度足够高的前提下，相对二极管检波器，能够更准确地测量、量化信号强度；(2)更精确的增益与衰减步长；(3)更强的AGC控制能力(例如输入信号变化100dBNv_r，数字AGC输出信号变化小于O.5dB，而模拟AGC输出信号变化通常为3～6dB)_3’；(4)可以通过寄存器配置，任意改变建立时间和衰落时间以及特殊的AGc模式(如AGC悬挂、保持等)，因此使用起来更加灵活。3.2接收机AGC设计图3是接收机部分AGc的框图。接收机AGC主要由能量估计、环路增益调节、饱和处理和线性放大等4部分组成。能量估计部分主要是对输入的正交，，Q两路信号进行能量估计，得到采样后一段时间内数字信号的平均能量E。：1一巨一南∑Js(”)l(1)其中N为采样点数，S(n)为输入的数字信号的能量：82S(”)一~／j。+Q。(2)对于ASK：应用而言，接收机AGC需要良好的可实现性。开方操作对于ASIC的实现而言比较困难，因此可以使用近似操作。当lJl》1Ql时(此时Peano余项可忽略不计)，由式(2)和泰勒展开可得：厢一lJl√1+(孚)。全J，『(’+等)一lJl+掣(3)同理，当lQJ》f，l时，由式(2)和泰勒展开可得：~／r+Q2△睾十lQI(4)事实上，在实现的时候只需要判断1fl，lQl即可。当得到J，Q两路的平均能量后.用AGC的参考能量E减去E。，得到此时能量差。即：△E—E—E；(5)根据△E的大小可知此时输入信号的能量，若AE＞O说明此时能量偏小，根据1.AEl线性增加AGC：的增益，每次增长AG；若AE＜0说明此时能量偏大，根据I△El线性减小AGC的增益，每次减少.AG。当△E在某一个很小的区间之内时，认为此时的能量是合适的，不用再继续调整AG(：增益，故将此时的AGC增益作为一段时间内的AGC增益，不再调整。这种情况叫做AGC锁定。对于无线局域网而言，锁定的时间是一个包传送的时间。当一包传送结束，AG(：失锁，系统重新调整AGC增益的大小。对于无线局域网系统而言，只有在AGC锁定的情况下，基带部分的各种数字处理才是有意义的。为了让系统能够尽快处于稳定状态，AGc增益值的变化值AG会有几个步长。本系统提供两个步长，两个AE的阈值，根据不同的AE的情况，挑选不同的步长，使系统尽快稳定。作为AGC增益而言，不能无穷大，也不可能无穷小。AGC增益的范围由与AGC模块相连的DAC以及射频RF芯片的特性决定，若DAc的位数高，并且RF芯片支持更大的动态范围和分辨率，那么AGC增益的调整范围较大。系统AGc会有一个初始值。考虑到信道在多数情况下是没有信号的，因此这个初始值是AGc的最大值。丁时刻，.AG(：增益与AG相加，得到T+1时刻新的AGC增益。这部分功能由饱和处理部分来实现。作为AGC系统而言，快速收敛与高精度一直是一对矛盾。因为若要收敛速度快，则步长要长，即每次调整的幅度要大；若要调整的精度高，则要步长小，即每次调整的幅度小。为了解决这对矛盾，系统采取了非线性化的方法。具体体现在两点，其一是前文所提到的多AGC增益步长，另一点体现在线性放大(I，NA)开关上。本系统要求，AGc增益可调整90dB。I.NA开关与否对应着30dB的调整值，调整精度为0.5dB。因此，当I.NA开的时候，实际调整范围是30～90dB；I.NA关的时候，实际调整范